為了降低壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的遲滯非線性,提出了改進(jìn)型的Maxwell-slip模型并引入自適應(yīng)控制,使壓電驅(qū)動(dòng)器在寬頻帶下有良好的遲滯補(bǔ)償效果。在經(jīng)典Maxwell-slip模型中,輸出力與輸入位移的關(guān)系會(huì)出現(xiàn)遲滯現(xiàn)象,表現(xiàn)為平行四邊形,與壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的遲滯特性接近。由于每一單元滑塊的最大靜摩擦力與彈簧彈性系數(shù)成比例關(guān)系,若彈簧系數(shù)取定值時(shí),每一個(gè)單元的最大靜摩擦力在系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制中是不變的,因此可以采用自適應(yīng)控制算法對(duì)輸出信號(hào)權(quán)值進(jìn)行更新,從而更精確地補(bǔ)償壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器。為了驗(yàn)證該模型,搭建了懸臂梁結(jié)構(gòu)壓電實(shí)驗(yàn)平臺(tái),運(yùn)用該遲滯模型進(jìn)行遲滯補(bǔ)償控制,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)于Maxwell-slip模型自適應(yīng)控制,在0.1～20 Hz寬頻帶下的均方根誤差（RMSE）和絕對(duì)平均誤差（MAE）均有減小。其中,在0.1 Hz下無前饋補(bǔ)償控制的RMSE為0.037 5μm,而通過自適應(yīng)控制可以將壓電微定位平臺(tái)的RMSE降低到0.012 4μm以內(nèi)。與經(jīng)典模型相比,所提出的Maxwell-slip模型自適應(yīng)控制具有在寬頻帶內(nèi)進(jìn)行精密定位的優(yōu)點(diǎn)。 

【文章來源】：壓電與聲光. 2020,42(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

Maxwell-slip模型

Maxwell-slip模型的主要思想是: 假設(shè)摩擦力存在,當(dāng)輸入值足夠大時(shí),F與z的關(guān)系會(huì)出現(xiàn)遲滯現(xiàn)象,表現(xiàn)為平行四邊形,如圖2所示 。該彈簧阻尼系統(tǒng)的力與位移遲滯特性,與壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的遲滯特性接近。另外,由于該彈簧的滑塊無質(zhì)量且處于并聯(lián)狀態(tài),因此,增加N可無限逼近壓電陶瓷遲滯特性曲線精度,卻不增加模型的階數(shù)。2 模型改進(jìn)

式中:v(t)為Maxwell-slip模型的輸入信號(hào);x(t)為壓電驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)(Maxwell-slip模型的輸出力即為壓電的輸出信號(hào));y(t)為Maxwell-slip模型的輸出信號(hào)和壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的輸入信號(hào);H為Maxwell-slip模型的建立。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在系統(tǒng)識(shí)別、信號(hào)處理等方面有廣泛的應(yīng)用,但它只能近似于一對(duì)一的映射[12-13]。為了模擬多值映射的滯后,提出了一種具有反激算子的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。將反激算子引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的第一層,第一層的輸出為

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3121337